泡沫沥青并不是一项新技术，早在40余年前泡沫沥青已经有了工程应用。自1956年美国依阿华州立大学Ladis.H.Casanyi教授发现泡沫沥青可用于稳定土壤以后，泡沫沥青作为一种新型的粘结剂开始应用于世界各国的道路建设中。

在中国，泡沫沥青作为粘结剂用于沥青路面的再生源于21世纪初国外冷再生设备的引进，随后，通过铺筑试验路段，开展相关课题研究，推进了泡沫沥青应用的进一步发展，应用规模在逐年扩大。

1、泡沫沥青及泡沫沥青混合料

1.1泡沫沥青的产生原理

泡沫沥青是沥青发泡后的产物。沥青发泡的基本过程如图1所示，在1个管道中沥青被加热至一定温度（140°C以上）后，从一个喷嘴以一定的压力喷入发泡腔，此时将处于环境温度的冷水和压缩空气从另外的喷嘴以一定的压力也喷入发泡腔内。当注入的冷水遇到热的沥青时，产生蒸汽，导致沥青体积膨胀至原来的10～20倍，这时沥青黏度急剧下降，使之能与高速搅拌状态下的集料具有良好的裹覆性能，而且这种裹覆作用在常温下只针对集料中的细集料，通过裹覆细集料形成高粘度的沥青胶浆，并在压实作用下粘结粗集料形成强度。

图1 沥青发泡的基本过程

1.2 泡沫沥青性能的评价指标

目前主要采用膨胀率和半衰期2个指标对沥青发泡特性进行评价（图2）。膨胀率是指沥青发泡膨胀时达到的最大体积与泡沫完全消失时的体积之比，反映泡沫沥青的粘度大小。半衰期是指泡沫沥青从最大体积降到最大体积的一半需要的时间，以s计，反映泡沫沥青的稳定性。评价沥青发泡效果时，膨胀率和半衰期是两个密不可分的指标，最好的发泡效果应使两个值均比较大，而不能单独采用一个指标来控制。建议发泡沥青的膨胀率≥10倍，半衰期≥8 s。

图2 沥青发泡特性：膨胀率与半衰期

1.3 泡沫沥青与骨料的粘结原理

处于泡沫状态的沥青与高速搅拌状态下的集料具有良好的裹覆性能，与传统的沥青混合料相比，其不同之处在于：热拌沥青混合料是集料与沥青膜连续裹覆，而泡沫沥青混合料是沥青-粉料胶浆与粗集料形成点状的粘结，前者是“裹覆”结构，后者是“点焊”结构。泡沫沥青与骨料的粘结原理见图3.

图3 泡沫沥青与骨料的粘结示意

1.4泡沫沥青混合料的特点

（1）泡沫沥青由于只裹覆细集料，形成不连续的“点焊式”连接，因此具有较高的抗剪切性能，在重载交通下较好的抗车辙能力。泡沫沥青混合料的强度特征接近水泥、石灰等稳定料（半刚性材料），但其具有柔性性质和良好的抗疲劳特性，用其取代半刚性材料铺筑成的柔性基层可以有效地减少和防止反射裂缝，提高沥青面层和整个路面结构的使用寿命；

（2）泡沫沥青混合料拌合后可以立即压实，压实结束即可开放交通，尤其在城市道路维修中，可以明显减少对繁忙道路的交通影响；

（3）拌制泡沫沥青混合料，只需将沥青加热，而集料是在冷、湿状态下与泡沫沥青拌合，可以节省大量的资源，因此泡沫沥青混合料是一种绿色、节能、经济、环保的道路材料；

（4）泡沫沥青混合料可以长期储存（最长可至1个月），而不用担心发生离析现象，这样可以方便地应用于道路的日常维修；

（5）由于泡沫沥青可以和冷、湿集料良好的粘结，因此它可以在阴雨等不利天气下进行正常施工，而不会影响施工层的质量；

（6）可以用于泡沫沥青稳定的集料范围较广，可以是高质量的碎石，低等级的砂石料、矿渣，破碎的沥青混凝土回收料RAP等,因此可以根据实际施工条件就地取材。

（7）造价便宜，仅为热沥青混合料成本的1/3至1/2，是乳化沥青冷再生混合料的2/3。

2、泡沫沥青的现状应用

目前我国主要应用于路面基层及沥青面层材料的冷再生和温拌沥青混合料。

2.1 泡沫沥青就地冷再生

泡沫沥青就地冷再生是通过大型的现场再生设备一次完成原路面的铣刨破碎、新粘结剂（泡沫沥青、水泥）添加、拌和、摊铺的施工工艺。应用泡沫沥青就地冷再生时，旧路路面结构强度符合承载要求，对于路面裂纹、路面变形、路面功能性破损等问题实现就地冷再生。泡沫就地冷再生后的材料同样可以作为新道路结构的柔性基层和中下面层。其工艺原理见图4、图5，施工情形见图6、图7。

图4 轮胎式泡沫沥青就地冷再生工艺原理 

图5 履带式泡沫沥青就地冷再生工艺原理

图6 轮胎式就地机泡沫沥青冷再生施工

图7 履带式就地机泡沫沥青冷再生施工

就地冷再生的优势主要有：

（1）消除路面病害的同时，它可以100%就地利用原有路面材料，也使得从采石场输出的新料的用量最小化。从而显著降低运输费用，也降低运输车队给路网带来的损坏；

（2）总体能源消耗大为降低。据相关分析数据显示，泡沫沥青就地冷再生混合料的单位能耗是普通热拌沥青混凝土的13%，而废气排放只有普通沥青混凝土的4%，这就大大降低了对环境的污染；

（3）对于再生层的质量控制。通过现代化的再生机确保了现场材料、水和稳定剂的高质量拌合以及粘结剂精确添加，大大延长了整个道路的使用寿命；

（4）缩短施工工期，节约成本。整个再生施工均在同一条车道内进行，另外的车道可以照常开放交通，从而显著降低了交通压力。尤其对于泡沫沥青混合料，它碾压完成后就可以开放轻交通，在夏天，养生2～3天便可以实施上部热沥青混凝土的施工，对交通的影响也到了最小的程度。

2.1 泡沫沥青厂拌冷再生

泡沫沥青厂拌冷再生技术是通过大型铣刨机回收沥青路面材料，然后在特定的厂拌冷再生设备上添加新的泡沫沥青粘结剂，并与新集料和原路面旧料拌和均匀，最终通过摊铺压实形成新的路面结构层的施工工艺。厂拌冷再生后的材料可以作为高等级公路路面结构中的下面层或基层。其施工情形见图8、图9.

图8 泡沫沥青厂拌冷再生场内拌合

图9 泡沫沥青冷再生混合料现场摊铺

泡沫沥青厂拌冷再生主要优势体现在以下几个方面：

（1）泡沫沥青厂拌冷再生通过场内拌合可以有效控制材料级配，获得更高质量的的泡沫沥青混凝土；

（2）旧路材料铣刨后，可以通过有效的技术措施处理旧路底层病害；

（3）可以有效控制路面标高；

（4）厂拌泡沫沥青混合料在现场通过摊铺机摊铺，可以很好地控制摊铺层的厚度和平整度，获得厚度均匀、表面平整的结构层；

（5）泡沫沥青厂拌冷再生技术有效利用了原路面材料，减少了对环境的污染。与传统的维修方法相比，可节约25％左右的成本；

（6）泡沫沥青混合料拌好后可以立即压实，压实结束即可开放轻交通。施工工期可以大大缩短，从而大大减少了对交通的影响；

（7）泡沫沥青冷再生混合料与传统的热拌沥青混合料相比，在同样的路面使用条件下，可节省加热能源60%以上，减少二氧化碳排放量80%以上。

2.3 泡沫沥青温拌技术

泡沫沥青温拌法，是在正常热拌沥青混合料生产过程中，在高温沥青中添加一定比例的水，使沥青急剧汽化，体积迅速膨胀，生成泡沫沥青，沥青是以泡沫沥青的形式喷入拌缸与集料拌和成沥青混合料。泡沫沥青比沥青粘度低，但和易性增加，可以在较低的温度下充分裹覆集料，降低沥青混合料的拌和温度，实现泡沫沥青温拌混合料生产。温拌沥青混合料比热拌沥青混合料降低20～30℃，但保持热拌沥青混合料的使用性能。由于泡沫沥青温拌技术只是对沥青混合料生产工艺方面的改进，因此泡沫沥青温拌混合料仍采用与热拌沥青混合料相同的生产配比。混合料采用相同的矿料级配和油石比，外观检测温拌泡沫沥青混合料与热拌沥青混合料无明显区别，混合料拌和均匀，无花白料、离析现象，沥青均匀地裹附集料。泡沫沥青温拌技术不只是应用在普通的沥青混合料的生产，还应用在橡胶沥青混合料、SBS改性沥青混合料、SMA沥青混合料等多种沥青混合料。在生产下面层的混合料中还可以掺入RAP料，形成泡沫沥青温再生混合料。温拌发泡系统见图10，成品料见图11.

图10 用于温拌的沥青发泡系统

图11 温拌沥青混凝土，有大量的水蒸气散出，蓝烟减少

泡沫温拌技术优势主要有：

（1）减少烟气排放30-90%，提高空气质量，改善作业环境；

（2）减少能源（燃料）消耗20%左右，节约施工成本；

（3）不需要添加剂，仅需沥青质量1-2%的水，具有较好的经济性；

（4）路面施工和易性增强，路面更易压实，降低施工季节影响；降低拌合温度，减少了沥青的瞬时老化，铺筑路面耐久性更好。

3、对泡沫沥青未来应用的思考

泡沫沥青由于在生产过程中仅需加热沥青，机械发泡，生产工艺相对乳化沥青简单，成本更低，且具有良好的路用性能，特别在修复我国早期修建的半刚性基层产生的反射裂缝方面具有极高的经济价值和技术优势，所以被称为“绿色粘结剂”。

在推广使用泡沫沥青及相关技术方面，我国学术界和工程界做了大量的学术研究和工程实践，交通运输部和个别省份相继颁布了相关泡沫沥青的设计和施工规范，取得了良好的使用效果。但由于诸多因素影响，使用泡沫沥青作为粘结剂应用于道路建设，并没有像水泥和沥青一样成为常规材料和技术手段，归纳起来主要有如下原因：

(1)道路主管部门特别是地方道路主管部门对泡沫沥青路用性能缺乏足够认识，示范工程和实验路段依然偏少，道路主管部门对使用泡沫沥青缺乏信心；

(2)公路设计人员对泡沫沥青材料不熟悉，对设计流程及材料参数不了解，旧路改造设计方案大多采用铣刨重铺，本应采用泡沫沥青稳定再生，却设计为采用水泥就地冷再生，然后加铺水稳，造成路面标高抬高，工程费用增大；

(3)不管是泡沫沥青就地冷再生、泡沫沥青厂拌冷再生还是泡沫沥青温拌，其施工关键设备主要依赖进口，国产的沥青发泡系统及成套施工设备尚需进一步发展成熟。

(4)沥青发泡试验设备依赖进口，价格较高。国内能进行沥青发泡实验和混合料配合比设计的试验检测机构屈指可数，以陕西为例，仅有长安大学和西安公路设计研究院可进行泡沫沥青混合料的标准实验。试验检测仪器的欠缺阻碍了泡沫沥青的推广应用。

基于此，对未来泡沫沥青的推广使用，应从以下几方面着手:

(1)加大泡沫沥青宣传和应用力度，特别是道路主管部门和设计人员应加强对泡沫沥青的认识，熟悉其路用性能、设计流程、质量控制指标；

(2)泡沫沥青的主要优势在于对旧路路面的再生利用、结构性修复，特别是对早期修建的半刚性基层因裂缝反射引起的沥青层病害修复，变“刚”为“柔”，延长路面使用寿命，占有低碳、经济、节能、环保方面的先机。在旧路路基稳定、路面承载力满足要求，处理路面反射裂缝及面层车辙、拥抱、龟裂等病害时，推荐优先选用泡沫沥青对路面进行再生利用修复；

(3)国内鲜有使用泡沫沥青稳定新集料的案例，泡沫沥青的优良性能具有冷拌冷铺应用的潜力。工程机械生产厂家可以考虑开发基于稳定土拌合设备的泡沫沥青添加及二次拌合模块，用于冷拌泡沫沥青混凝土，生产高质量的柔性基层和路面中、下面层的泡沫沥青混凝土；

(4)按照现有可参考的泡沫沥青混合料设计级配及配合比生产的泡沫沥青混合料孔隙率在10%左右，依然偏大，造成水稳性差，仅应用于中、下面层及柔性基层。后续研究应考虑优化设计级配、改进施工工艺，降低泡沫沥青混凝土的孔隙率，控制在4%-7%之间，形成优良的骨架密实型机构，寻求应用到路面更高层位的可能性。

(5)试验检测仪器生产厂家尽快研究生产价格相对低廉的泡沫沥青试验检测仪器，道路试验检测机构应添置泡沫沥青试验检测仪器，以利于泡沫沥青的应用推广和质量控制。